به گزارش حلقه وصل، سازمان فضایی ایران اعلام کرده است که طراحی چهار ماهواره و آمادهسازی پنج ماهواره برای قراردادن در فضا از برنامههای صنعت فضایی ایران است.
ماهوارههای مخابراتی "ناهید یک و دو"، "ذوالجناح"، "سیمرغ" و ماهوارههای سنجش از دور "طلوع"، " پارس ۱"، " ظفر ۲ " برای تثبیت در مدار LEO (مدار نزدیک زمین در ارتفاع بین ۱۶۰ تا ۲ هزار کیلومتر از سطح زمین ذکر میشود) در دست طراحی و تولید هستند؛ برای دستیابی به مدار خورشید آهنگ (SSO) نمونه دوم ماهواره پارس، ماهواره ذوالجناح و پایگاه پرتاب چابهار در دست طراحی و اجرا هستند.
اما تعاریف مدارهای زمین کدامند و ایران در پرتاب ماهوارههای علمی به فضا، به کدام فاصله مداری رسیده است؟
ماهوارههای مدار پایینی زمین (LEO): به ماهوارههایی گفته میشود که در فاصله نسبتاً کمی از سطح زمین قرار دارند و به آنها ماهوارههای مدار پایینی زمین یا لئو (LEO) نیز گفته میشود؛ بیشترین ارتفاع این نوع ماهوارهها از سطح زمین بین ۱۶۰ تا ۲۰۰۰ کیلومتر (۱۰۰–۱۲۴۰ مایل) از سطح زمین است؛ مسیر حرکت این ماهوارهها از غرب به شرق و همجهت با دَوَران زمین به دور خودش است و زمان یک دور چرخش به دور زمین در این مدارها، حدود ۹۰ دقیقه است.
به دلیل نزدیکی فاصله این نوع ماهوارهها از سطح زمین، سرعت حرکت این ماهوارهها خیلی بیشتر از سرعت دوران زمین بدور خودش است؛ سرعت اینگونه ماهوارهها باید به حدی باشد تا به زمین سقوط نکنند؛ گاهی سرعت آنها به ۲۷٬۰۰۰ کیلومتر بر ساعت نیز میرسد! برخی از ماهوارههای هواشناسی، ماهوارههای سنجش از دور و ماهوارههای جاسوسی از این نوع هستند.
ماهواره های مدار میانی (MEO): طبق تعریف مدارهای بالای لئو (بالای ۲۰۰۰ کیلومتر) و زیر مدار ژئو (۳۶۰۰۰ کیلومتر) را مدارهای میانی با علامت اختصاری مئو ( MEO: Medium Earth Orbit ) مینامند؛ در این مدارها معمولاً ماهوارههای مکانیاب، مانند سامانه "جیپیاس امریکا"، "گلوناس روسیه" و "گالیله اروپا" قرار میگیرند؛ ماهوارههای مخابراتی پوششدهنده قطبهای شمال و جنوب نیز در این مدارها مستقر میشوند و پریود مداری این مدارها از ۲ تا ۲۴ ساعت متغیر است.
ماهوارههای مدار زمینآهنگ (GSO): مدار زمینآهنگ (به انگلیسی GSO) یا مدار ژئوسَنکرون (مدار همگردش زمین یا مدار زمینهمزمان) به مدارهایی در دور کره زمین گفته میشود که سرعت زاویهایِ چرخش ماهوارهها بر روی این مدارها با سرعت چرخش زمین برابر است؛ به عبارتی دیگر مدارهایی هستند که برای پیمودن مسیر کامل آنها به یک روز نجومی، (در حدود ۲۳ ساعت و ۵۶ دقیقه و ۴ ثانیه) نیاز است؛ یکی از مهمترین این مدارها مدار زمینثابت است.
ماهواره زمینآهنگ ماهوارهای است که در مدار زمینآهنگ قرار دارد و دوره مداری آن با دوره گردش زمین یکسان است؛ اینگونه ماهوارهها پس از هر زمان نجومی به موقعیت خود در آسمان باز میگردد؛ مزیت ماهوارههای زمینآهنگ این است که نسبت به یک نقطه خاص بر روی زمین و نیز نسبت به ایستگاههای زمینی همیشه در یک محدوده از آسمان باقی میمانند؛ ویژگی مشخص ماهوارههای زمینآهنگ این است که همیشه در یک نقطه خاص در آسمان باقی میمانند، بدین معنی که گیرندههای زمینی این ماهوارهها، نیاز به جابهجایی نداشته و میتوانند در یک جهت ثابت باشند؛ ماهوارههای زمینآهنگ اغلب برای اهداف مخابراتی بهکار میروند.
ماهوارههای مدار بیضوی بالا (HEO): مدارهای با بیضویت بالا با نام اختصاری هئو ( HEO: Highly Elliptical Orbit ) با این مشخصه بارز شناخته میشوند که ارتفاع نقطه حضیض آنها بسیار کم و ارتفاع نقطه اوجشان بسیار زیاد است؛ این ویژگی سبب میشود ماهواره مدت زیادی را برای رسیدن و عبور از نقطه اوج در آسمان محل طی کند و مدتی طولانی را در آسمان منطقه مورد نظر به سر برد؛ این مدت زمان گاهی بیش از ۱۲ ساعت طول میکشد و این در حالی است که عبور از نقطه حضیض به سرعت انجام میگیرد و طی این مرحله بسیار کوتاهتر است.
این مدارها برای پارهای از کاربردهای مخابراتی مناسب هستند؛ به عنوان مثال از آنجایی که مدار زمین ثابت برای کشورهایی مانند روسیه که در عرضهای جغرافیایی بالا قرار گرفتهاند چندان مناسب نیست، این مدارها پوششدهی بهتری برای این کشورها فراهم میکنند، از جمله این مدارها به مدار "مولنیا" و مدار "توندرا" میتوان اشاره کرد.
اما کشورمان ایران، در پرتاب ماهوارههای علمی به فضا به کدام نقطه مداری رسیده است؟ آغاز ماهوارههای ایرانی با "مصباح" نخستین ماهواره عملیاتی با طول عمر سه ساله در مدار بالای زمین (هزار کیلومتری) آغاز شد که به علت تحریم سالهاست در ایتالیا بلوکه شده است.
"ماهواره تحقیقاتی امید" نخستین ماهواره ساخت کشور ایران است که تمام تجهیزات آن در سازمان فضایی ایران طراحی و تولید شده است؛ ساخت "امید" از ۱۵ اسفند ۱۳۸۴ آغاز و طی دو سال آماده انجام تست شد. این ماهواره در روز ۱۵ بهمن ماه سال ۱۳۸۷ و در سیامین سالگرد پیروزی انقلاب اسلامی توسط ماهوارهبر "سفیر-۱" در مدار فضا قرار گرفت؛ ماهواره آن در مدار بیضوی با حضیض ۲۵۰ کیلومتری و اوج حدود ۵۰۰ کیلومتری در فضا قرار داشت و در واقع این ماهواره در مدار لئو قرار گرفته است.
"ماهواره رصد" دومین ماهواره ایرانی و ساخته شده در دانشگاه مالک اشتر است؛ این ماهواره توسط ماهوارهبرهای حامل ایرانی به فضا فرستاده شد. این ماهواره همچنین نخستین ماهواره تصویربرداری ایران محسوب میشود که با نام کامل "رصد-۱"، در روز ۲۵ خرداد سال ۱۳۹۰ به فضا پرتاب شد. "رصد" در روز ۱۵ تیر ماه سال ۱۳۹۰ مجدداً وارد جو شد و به عمر تقریباً سه هفتهای خود پایان داد.
این ماهواره با ماهوارهبر "سفیر رصد" که یک ماهوارهبر دو مرحلهای است، در مدار بیضوی حضیض ۲۶۰ کیلومتری به فضا پرتاب شد.
"ماهواره نوید" دانشگاه علم و صنعت در صبح روز ۱۳ بهمن سال ۱۳۹۰ توسط ماهوارهبر "سفیر نوید" با موفقیت به فضا پرتاب و در مدار بیضوی با حضیض ۲۷۰ کیلومتر و اوج ۳۶۰ کیلومتر تزریق شد.
"ماهواره فجر" به عنوان نخستین ماهواره با مأموریت انتقال مداری کشور با قابلیت تغییر مدار ۲۵۰ تا ۴۵۰ کیلومتر بیضوی به مدار ۴۵۰ کیلومتر دایرهای با استفاده از پیشبرنده گاز سرد (تراست گاز سرد) بود که سبب افزایش طول عمر ماهواره به مدت ۱۰۵ سال میشد.
ماهواره "پیام" بامداد روز ۲۵ دی ماه سال ۱۳۹۷ با ماهوارهبر سیمرغ به فضا پرتاب شد اما بنابر اعلام محمدجواد آذری جهرمی، وزیر ارتباطات، این پرتاب با موفقیت همراه نبود و ماهواره پیام در مدار قرار نگرفت.
ماهواره "دوستی" دومین پرتاب ناموفق در سال ۹۷ بود که به کارفرمایی سازمان فضایی ایران، توسط دانشگاه صنعتی شریف طراحی و ساخته شده است؛ مدار این ماهواره بیضوی و در دسته مدارهای کم ارتفاع (LEO)، با ارتفاع اوج و حضیض به ترتیب برابر با ۳۱۰ و ۲۵۰ کیلومتر و شیب مداری ۵۵ درجه بود.
ماهواره "ظفر-۱" دانشگاه علم و صنعت در ساعت ۱۹ و ۱۵ دقیقه روز ۲۰ بهمن ماه سال ۱۳۹۸ با ماهوارهبر "سیمرغ" به مدار ۵۳۰ کیلومتری پرتاب شد و در مرحله سوم پرتاب به دلیل نرسیدن به سرعت لازم سقوط کرد؛ این ماهواره پس از ۸ دقیقه نتوانست در مدار قرار گیرد و با سرعت ۶ هزار و ۵۳۳ کیلومتر بر ساعت در ارتفاع ۵۴۱ کیلومتری باقی ماند و ارتباط زمینی آن قطع شد و به گفته وزیر ارتباطات، این ماهواره در اقیانوس هند آرام گرفت.
اما مهمترین مداری که دستیابی به آن نیازمند دانش و توان فنی کشورهای صاحب چرخه فضایی است، مدار "ژئو" یا مدار "زمین آهنگ" یا "ژئوسنکرون" است. این مدار در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری از سطح زمین و زاویه صفر درجه نسبت به خط استوا قرار دارد که اگر جسمی مانند ماهواره در این مدار قرار بگیرد، سرعت چرخش آن به دور زمین با سرعت چرخش زمین برابر خواهد بود.
در حال حاضر صرفاً کشورهای روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن، هند، ایران، کره شمالی، کره جنوبی و رژیم صهیونیستی توان پرتاب ماهواره به مدار لئو را دارند که از میان این کشورها نیز روسیه، آمریکا، اروپا، چین، ژاپن و هند قادر به پرتاب ماهواره به مدارهای مئو ژئو هستند.
پرتاب ماهوارههای استارلینک برای قرار گرفتن در مدار ژئو
پرتاب نخستین ماهواره مخابراتی چین به مداری ژئو در سال ۲۰۲۱
ماهواره در مدار بالای زمین
با این حال شاید دستیابی به توان قرار دادن ماهواره در مدار ژئو برای کشورمان که در حال برداشتن قدمهای نخستین در عرصه فضایی است، دور از انتظار و دسترس به نظر برسد اما "احمد حسینی" سخنگوی گروه فضایی وزارت دفاع با نام بردن از ۲ نسل جدید از ماهوارهبرهای ایرانی تحت عنوان "سریر" و "سروش" که در آینده به کار گرفته خواهند شد، گفته است که توانمندی علمی رسیدن به مدار ژئو (مدار ثابت زمین) وجود دارد؛ برای رسیدن به این مهم باید روی پایگاه پرتاب و ماهوارهبر کار تحقیقاتی و تغییراتی ایجاد شود؛ ماهوارهبر سروش میتواند به مدار ژئو برود.
مدار ژئو در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری بر فراز استوا است، به همین دلیل برای پرتاب ماهواره و قرار دادن آن در مدار ژئو، هر چقدر پایگاه پرتاب به خط استوا نزدیکتر باشد، محمولههای فضایی را سادهتر میتوان در مدار قرار داد.
"پایگاه چابهار" نزدیکترین نقطه به خط استوا و مجاورت با اقیانوس هند است که همین امر میتواند این منطقه را به نقطهای ایدهال برای پرتابهای فضایی کشور تبدیل کند؛ در سال ۲۰۱۰ اعلام شد که بنابر محدودیتهای جغرافیایی موجود در نخستین مرکز فضایی ایران برای ارسال ماهواره به مدار، تحقیقاتی برای ساخت دومین مرکز فضایی صورت گرفته است؛ پایگاه فضایی ملی جدید، در جنوب شرقی سیستان و بلوچستان و در شهر چابهار احداث خواهد شد.
یکی از دلایل ایجاد پایگاه ملی فضایی در این منطقه، نزدیک بودن به اقیانوس هند و کم جمعیت بودن آن است؛ براساس مصوبات شورای عالی فضایی، مدیریت کلان این پایگاه بر عهده سازمان فضایی است و این پایگاه به عنوان یک مرکز پرتاب غیرنظامی، پیشبینی شده و قرار است در زمینه پرتاب موجود زنده و پرتاب ماهوارههای سنجشی و مخابراتی در مدار زمینآهنگ فعالیت کند بنابراین این پرتابها به شرایط ویژهای نیاز دارند و حتیالامکان باید در شرایط نزدیک به منطقه استوایی صورت گیرند تا هزینههای پرتاب و انجام مانورهای مداری آن به حداقل برسد.